DE4027296A1

DE4027296A1 - Antriebswelle mit zusatzmassen

Info

Publication number: DE4027296A1
Application number: DE4027296A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Greulich; Peter Dr Amborn
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-08-29
Filing date: 1990-08-29
Publication date: 1992-03-12
Also published as: JPH04254030A; US5346432A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle, die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbesondere im Antrieb eines Kraftfahrzeuges, in Form einer Rohrwelle mit einem mittleren Rohrbereich und beidendig ausgebildeten End stücken, die verzahnte Aufnahmebereiche für Anschlußele mente zur Drehmomentübertragung aufweisen.

Aus der DE-PS 30 09 277 ist eine Antriebswelle der oben genannten Art zum Einsatz als Seitenwelle im Antrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Antriebswelle besteht im wesentlichen aus einer Rohrwelle, welche zwei im Durch messer abgestufte Enden mit Aufnahmebereichen für die Ge lenke aufweist. Der gesamte mittlere Teil der Rohrwelle ist zylindrisch aufgebaut und weist den größten Außen durchmesser auf. Um eine gleichmäßige mechanische Festig keit über den gesamten Bereich der Rohrwelle zu erhalten, wird die Wandstärke mit zunehmendem Außendurchmesser ver ringert. Von Nachteil bei dieser Ausführungsform ist, daß nur auf die mechanische Festigkeit der Welle geachtet wird und eine Abstinmung der Eigenfrequenz auf die jeweiligen Erfordernisse nur sehr begrenzt realisiert werden kann und in der Regel im Bereich einer Anregungsfrequenz des Motor- Getriebe-Systems liegt, so daß störende Schwingungsge räusche nicht vermieden werden können. Desweiteren werden Antriebswellen für Kraftfahrzeuge mit Zusatzmassen ausge stattet, die auf den mittleren Rohrkörper aufgeschoben werden und Massen zwischen 0,5 bis 2 Kilogramm aufweisen.

Der vorhandene Bauraum in den Kraftfahrzeugen reicht meistens nicht aus, um die Massen auf der Antriebswelle optimal zu platzieren, so daß ungünstige Kompromißlösungen gefunden werden müssen, die sich letztlich auch negativ auf die Biege- und Torsionseigenfrequenzen auswirken können. Eine derartige Vergrößerung der ungefederten Masse wirkt sich zudem nachteilig auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An triebswelle zu schaffen, deren Schwingungsverhalten ver besserbar ist, indem eine Einstellung der Eigenfrequenz auf Werte in einem Frequenzbereich minimaler externer An regungen mit einfachen konstruktiven Mitteln möglich ist und dadurch eine Reduzierung der Schwingungsgeräusche erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der mittlere Rohrbereich mindestens eine in Axialrichtung begrenzte Zusatzmasse aufweist, welche durch eine radiale Verdickung der Wandstärke ausgebildet ist.

Durch die Ausformung einer Zusatzmasse im mittleren Rohr bereich der Antriebswelle wird eine Veränderung der Tor sionseigenfrequenz erreicht, ohne daß die Biegefrequenz beeinträchtigt wird. Es kann hierdurch eine optimierte Welle erzeugt werden, die hinsichtlich Gewicht, Belastung und NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness) entschei dend verbessert ist. Die Antriebswelle kann hierbei aus einer Monoblock-Hohlwelle oder einer geschweißten Hohl welle hergestellt werden, ohne daß zusätzliche Kosten für Fertigung und Montage der Zusatzmassen anfallen. Die Rota tionssymmetrie der Antriebswelle bleibt hierbei erhalten.

Alternative besteht die Möglichkeit, daß mehrere Zusatz massen partiell über den Außenumfang der Antriebswelle verteilt ausgebildet sind. Die Ausbildung einer Zusatz masse wird durch einen geänderten Innen- und/oder Außen durchmesser im mittleren Rohrbereich erreicht, so daß hierbei eine Zusatzmasse ausgebildet wird, die hinsicht lich ihrer Wandstärke gegenüber der Wandstärke des mitt leren Rohrwellenbereiches beliebig dimensioniert werden kann. Die Anordnung der Zusatzmasse der Antriebswelle kann hierbei symmetrisch oder asymmetrisch in Axialrichtung erfolgen, so daß eine Verschiebung der Eigenfrequenz auf Werte minimaler externer Anregungsenergie ermöglicht wird.

Erfahrungen haben gezeigt, daß beispielsweise die Ver lagerung des Massenschwerpunktes zu einer Wellenseite hin, die im später eingebauten Zustand im Fahrzeug zu den Antriebsteilen mit der größeren Masse hinweist, zu einer deutlichen Reduzierung der Schwingungsgeräusche führt.

Zur Optimierung der Torsionseigenfrequenz ist desweiteren vorgesehen, daß die Zusatzmasse selbst eine unterschied liche Wandstärke aufweisen kann. Zumindest eine Zusatz masse kann symmetrisch oder asymmetrisch in Axialrichtung der Antriebswelle angeordnet sein, damit je nach Einsatz zweck die Symmetrie der Antriebswelle aufrechterhalten wird oder aber durch eine asymmetrische Ausbildung der Antriebswelle die bereits genannten Vorteile der Ver lagerung des Massenschwerpunktes erzielt werden. Im mitt leren Rohrbereich der Antriebswelle können hierbei ver schiedenartig geformte Zusatzmassen miteinander kombiniert werden, um eine Optimierung der Antriebswelle zu erreichen.

In den Zeichnungen wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit vorderen und hinteren erfindungsgemäßen Antriebswellen,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungs form der Antriebswelle,

Fig. 3-5 jeweils einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antriebswelle.

In Fig. 1 ist ein allradgetriebenes Kraftfahrzeug systematisch dargestellt, welches über einen Frontmotor 2 mit einem Getriebe 3 und einem Vorderachsdifferential 4 die Vorderräder 5 über vordere Antriebswellen 6 antreibt. Das Antriebsdrehmoment für die Hinterräder wird am Vor derachsdifferential 4 abgezweigt und über eine geteilte Längsantriebswelle 8a, 8b einem Hinterachsdifferential 9 zugeführt. Das Hinterachsdifferential 9 treibt über hin tere Antriebswellen 10 die Hinterräder 7 an. Die vorderen und hinteren Antriebswellen 6, 10 sowie die geteilte Längsantriebswelle 8a, 8b können entsprechend der Erfin dung ausgebildet sein.

In Fig. 2 bis 5 ist jeweils eine Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 dargestellt, welche mit ihren verzahnten Aufnahmebe reichen an den Endstücken 11, 12 in entsprechenden Ausneh mungen eines nicht dargestellten inneren Gelenkkörpers aufgenommen werden. Die Wandstärke D₁ des mittleren Rohrwellenbereiches R_m ist bei den gezeigten Ausfüh rungsbeispielen, mit Ausnahme der Bereiche, die eine Zu satzmasse 13 aufweisen, gleichgehalten. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Wandstärke D₁ im mittleren Rohrbereich R_m der Rohrwelle sich kontinuierlich ändert und asymme trisch zur Rohrwellenmitte hin ausgebildet ist oder daß die Rohrwelle im Querschnitt einen stufenförmigen Verlauf aufweist. Der Übergang zwischen dem mittleren Rohrwellen bereich R_m und den Endstücken 11, 12 ist jeweils konisch ausgebildet.

In Fig. 2 ist eine Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 mit einer einzelnen Zusatzmasse 13 abgebildet, welche aus dem Symme triemittelpunkt M der Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 zur linken Seite verschoben ist. Die Zusatzmasse 13 wird hier bei durch einen vergrößerten Außendurchmesser D_a bei einem gleichbleibenden Innendurchmesser D_i der Antriebs welle 6, 8a, 8b, 10 ausgebildet und besitzt eine Wand stärke D₂.

Fig. 3 zeigt eine Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 mit zwei Zusatzmassen 13, die im mittleren Rohrwellenbereich R_m der Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 symmetrisch in Axialrich tung liegend angeordnet sind. Die beiden Zusatzmassen 13 sind, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit einem vergrößerten Außendurchmesser D_a aus gebildet.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebs welle 6, 8a, 8b, 10, welche zwei Zusatzmassen 13 aufweist, die sich durch einen verkleinerten Innendurchmesser D_i bei einem gleichbleibenden Außendurchmesser D_a auszeich nen.

Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsform der An triebswelle 6, 8a, 8b, 10 mit zwei Zusatzmassen 13, die in Axialrichtung symmetrisch liegend angeordnet sind und einen verkleinerten Innendurchmesser D_i und vergrößerten Außendurchmesser D_a aufweisen. Hierbei ist es denkbar, daß die beiden Zusatzmassen 13 auch asymmetrisch in Axial richtung der Antriebswelle 6, 8a, 8b, 10 ausgebildet sein können.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Frontmotor
3 Getriebe
4 Vorderachsdifferential
5 Vorderräder
6 Antriebswelle
7 Hinterräder
8, 8a, 8b Längsantriebswelle
9 Hinterachsdifferential
10 Antriebswelle
11, 12 Endstücke
13 Zusatzmasse
D₁ Wandstärke des mittleren Rohrbereiches
D₂ Wandstärke der Zusatzmasse
D_i Innendurchmesser
D_a Außendurchmesser
M Symmetriemittelpunkt
R_m mittlerer Rohrwellenbereich

Claims

1. Antriebswelle (6, 8a, 8b, 10), die einstückig durch Umformung hergestellt ist, insbesondere im Antrieb eines Kraftfahrzeuges (1), in Form einer Rohrwelle mit einem mittleren Rohrbereich (R_m) und beidendig aus gebildeten Endstücken (11, 12), die verzahnte Auf nahmebereiche für Anschlußelemente zur Drehmoment übertragung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Rohrbereich (R_m) mindestens eine in Axialrichtung begrenzte Zusatzmasse (13) aufweist, welche durch eine radiale Verdickung der Wandstärke (D₁) ausgebildet ist.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zusatzmassen (13) partiell über den Außenumfang der Antriebswelle (6, 8a, 8b, 10) verteilt ausgebildet sind.

3. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationssymmetrie der Antriebswelle (6, 8a, 8b, 10) erhalten bleibt.

4. Antriebswelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massensymmetrie durch eine symmetrische Anord nung der Zusatzmassen (13) erhalten bleibt.

5. Antriebswelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmassen (13) durch einen geänderten Innen- (D_i) und/oder Außendurchmesser (D_a) im mittleren Rohrbereich (R_m) ausgebildet sind.

6. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Zusatzmasse (13) selbst eine veränderliche Wandstärke (D) aufweist.

7. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zusatzmasse (13) in Axialrichtung asymmetrisch angeordnet ist.

8. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschiedenartig geformte Zusatzmassen (13) miteinander kombiniert sind.

9. Antriebswelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenschwerpunkt der Antriebswelle (6, 8a, 8b, 10) im eingebauten Zustand im Fahrzeug zu den Antriebsteilen mit der größeren Masse hinweist.